中瑞祥便攜式光合儀 植物光合作用測定儀工作原理
(簡稱“光合儀")的核心工作原理是基于?紅外線氣體分析技術(shù)(IRGA)?,通過精確測量植物葉片周圍空氣中二氧化碳(CO?)和水蒸氣(H?O)濃度的微小變化,來計(jì)算光合作用和蒸騰作用的速率。?
其基本測量過程如下:
?氣路系統(tǒng)?:儀器配備一個(gè)可夾持葉片的?葉室(Leaf Chamber)?,將待測葉片的一部分封閉或連接在氣流路徑中。
?氣體循環(huán)?:內(nèi)置泵驅(qū)動(dòng)空氣流經(jīng)葉室。這股氣流被分為兩路:
?參比氣流?:在進(jìn)入葉室前,測量其初始的CO?和H?O濃度(記為C_ref, W_ref)。
?分析氣流?:在流經(jīng)葉室后,測量其離開葉室時(shí)的CO?和H?O濃度(記為C_anal, W_anal)。
?紅外檢測?:利用CO?和H?O分子對(duì)特定波長紅外光的強(qiáng)吸收特性,?非分散紅外(NDIR)傳感器?精確測定這兩路氣流中氣體的濃度。CO?的特征吸收峰在4.26μm處,H?O在2.59μm處。?
?速率計(jì)算?:根據(jù)進(jìn)出葉室的氣體濃度差、氣流速率和葉室面積,計(jì)算關(guān)鍵生理參數(shù):
?凈光合速率 (Pn)?:單位時(shí)間、單位葉面積吸收的CO?量。計(jì)算公式為:Pn = [F × (C_ref - C_anal)] / A(F為氣流速率,A為葉室面積)。正值表示吸收CO?(光合作用),負(fù)值表示釋放CO?(呼吸作用)。?
?蒸騰速率 (Tr)?:單位時(shí)間、單位葉面積散失的水蒸氣量。計(jì)算公式為:Tr = [F × (W_anal - W_ref)] / A。?
?氣孔導(dǎo)度 (Gs)?:反映葉片氣孔開放程度的指標(biāo),通常通過蒸騰速率和葉內(nèi)外水汽壓差計(jì)算得出。?
現(xiàn)代光合儀不僅能測量氣體交換,還能?同步監(jiān)測和控制?影響光合作用的關(guān)鍵環(huán)境因子,實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生理狀態(tài)的全面評(píng)估:
?光合有效輻射 (PAR)?:使用量子傳感器測量照射到葉片上的光強(qiáng)(單位:μmol·m?2·s?1)。
?葉片溫度?:由熱電偶或紅外傳感器直接測量。
?葉室溫度與濕度?:監(jiān)測葉室內(nèi)的空氣溫濕度。
?大氣壓?:用于將氣體濃度轉(zhuǎn)換為摩爾流量。
?可控環(huán)境?:高級(jí)儀器可人工設(shè)定和調(diào)節(jié)葉室內(nèi)的CO?濃度、光強(qiáng)、溫濕度等,用于研究植物在不同環(huán)境脅迫下的響應(yīng)。?
光合儀的主要優(yōu)勢(shì)在于其?原位、實(shí)時(shí)、無損?的測量特性,能夠在植物自然生長環(huán)境中直接、連續(xù)地獲取數(shù)據(jù),避免了傳統(tǒng)破壞性取樣方法的弊端